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本文针对AerMet100钢耐磨性低和渗氮后耐蚀性下降及镁合金AZ91D不易渗氮的问题，探索了磁控溅射与等离子体渗氮的复合工艺。并对镀渗层组织、相结构和渗入元素分布分别进行了OM、SEM、和TEM观察、XRD和EDS分析；同时，对镀渗层的显微硬度、耐磨性及耐蚀性进行了表征。AerMet100钢镀渗层组织观察和层厚的测量结果表明，当钛膜厚度大于1μm时,氮很难穿过钛膜进入基体，且钛膜与基体界面易发生元素互扩散形成金属间化合物，阻碍氮、碳等元素的渗入。当钛膜厚小于500nm时，氮、碳等元素扩散到基体，增强钛膜与基体结合，改善了表面性能。EDS、XRD和TEM结果表明，AerMet100钢镀450nm钛膜后460℃等离子体渗氮4h表面形成了纳米晶与非晶的混合，表面相主要有钛和氮化钛组成。并且钛膜与基体发生明显的互扩散，扩散层厚度约为1μm。力学性能和耐腐蚀性能测试结果表明，AerMet100钢经磁控溅射与等离子渗氮复合处理后提高了耐磨性和耐蚀性；AerMet100钢镀450nm钛膜后460℃渗氮后摩擦系数在开始阶段显著下降到0.4左右，到200s时，镀渗层被磨穿，摩擦系数与基体基本一致。磨痕宽度从未处理样的500μm下降到400μm,磨损率从原始的1.32×10-6g/(m-1·N-1)下降到6.4×10-7g/(m-1·N-1)。AerMet100钢的腐蚀电位由未处理样的-0.464V，经镀渗处理后腐蚀电位提高到-0.300V，临界钝化电流密度从6.7×10-6A/cm2下降到5.7×10-7A/cm2。AZ91D镁合金表面镀钛铝后渗氮，钛铝镁发生强烈的互扩散，互扩散层厚度约为8μm。AZ91D镁合金镀钛铝后渗氮表面层形成了大量的Mg17Al12以及钛铝氮的三元化合物。复合处理后提高了表面硬度和耐蚀性。镀钛铝膜后380℃渗氮的硬度达到123HV0.001,比原始的44.1 HV0.001提高了近三倍。镀钛铝膜后380℃渗氮的镀渗层腐蚀电位从原始的-1.5V提高到-1.1V,电流密度略有上升。